【技术实现步骤摘要】
本申请涉及颗粒物质力学领域，具体涉及一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法与装置。
技术介绍
1、颗粒材料是由离散颗粒混合堆积而成的无序体系，广泛存在于人类生活的方方面面，从沙漠中流动的沙子、水利工程中的堆石材料到自然灾害中的泥石流与滑坡等均涉及颗粒材料的堆积与运动等过程。颗粒材料在外界剪切作用下会表现出局域剪切带、应变软化、粘滑失稳等复杂力学特性。由于无序的微观结构与颗粒间的摩擦耗散作用，基于传统连续介质的研究框架难以揭示颗粒材料复杂力学特性的根源。因此，当前大量研究开始将视角投向颗粒材料的细观与微观方面。在外力作用下，微观颗粒会通过相互接触形成高度异质的接触网络以承担外部荷载。接触网络是颗粒材料最根本的承载结构，其结构与动态演化直接影响着颗粒体系的宏观力学响应。
2、已有研究表明，根据颗粒间接触处的接触力大小，可以将颗粒系统划分为强、弱接触体系，它们对颗粒系统的宏观力学响应有着截然不同的贡献。其中，强接触体系表现出显著的各向异性，并承载着绝大部分外部荷载；而弱接触体系倾向于表现出各向同性的分布，对强接触体系起着一定的支撑作用。鉴于强接触体系的主导地位，近年来大量关于颗粒材料复杂力学特性的研究仅考虑强接触体系。
3、然而，目前划分强弱接触体系的接触力阈值往往简单地设置为体系的平均接触力，并没有考虑划分阈值在剪切进程中的动态演化。
4、因此，有必要设计一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，以克服上述问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种颗粒材
2、第一方面，本申请实施例提供一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，所述方法包括：
3、获取颗粒材料剪切过程中每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力信息；
4、根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力信息构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络；
5、改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，其中所述接触团簇为局部节点通过连边形成的最大连通集合，所述接触环为局部节点形成的首尾相连的环状结构；
6、根据所述演化曲线，确定每个剪切步对应的强弱接触体系划分阈值；
7、根据所述每个剪切步对应的强弱接触体系划分阈值，获得整体强弱接触体系的动态划分阈值。
8、一些实施例中，所述根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力量级信息构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络，包括：
9、将每个颗粒作为节点，将颗粒间接触关系作为每个结点间的连边，将接触力量级作为连边的属性，构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络。
10、一些实施例中，所述改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，包括：
11、设置颗粒体系中的第二大接触力为初始的接触力临界值，并选取颗粒接触网络中接触力大于该临界值的接触与相关节点构建颗粒接触子网络，并从所述的颗粒接触子网络中提取接触团簇与接触环结构；
12、不断减小所述的接触力临界值，在每个接触力临界值处均构建接触子网络，并提取接触团簇与接触环结构；
13、基于所述的空间生长过程，统计接触团簇与接触环的数目随接触力阈值减小的变化情况，绘制以接触力临界值为x轴、接触团簇和接触环数目为y轴的演化曲线。
14、一些实施例中，所述提取接触团簇与接触环结构，包括：
15、采用深度优先搜索算法与广度优先搜索算法对所述接触子网络中的所有节点进行遍历，提取所有接触团簇与接触环结构。
16、第二方面，本申请实施例提供了一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分装置，所述装置包括：
17、采集单元，其用于获取颗粒材料剪切过程中每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力大信息；
18、构建单元，其用于根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力大信息构建对应每个剪切步的颗粒接触网络；
19、所述构建单元还用于改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，其中所述接触团簇为局部节点通过连边形成的最大连通集合，所述接触环为局部节点形成的首尾相连的环状结构；
20、分析单元，其用于根据所述演化曲线，确定每个剪切步对应的强弱接触体系划分阈值；
21、所述分析单元还用于根据所述每个剪切步对应的强弱接触体系划分阈值，获得整体强弱接触体系的动态划分阈值。
22、一些实施例中，所述根据所述构建单元，用于：
23、将每个颗粒作为节点，将颗粒间接触关系作为每个结点间的连边，将接触力量级作为连边的属性，构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络。
24、一些实施例中，所述构建单元，还用于：
25、设置颗粒体系中的第二大接触力为初始的接触力临界值，并选取颗粒接触网络中接触力大于该临界值的接触与相关节点构建颗粒接触子网络，并从所述的颗粒接触子网络中提取接触团簇与接触环结构；
26、不断减小所述的接触力临界值，在每个接触力临界值处均构建接触子网络，并提取接触团簇与接触环结构；
27、基于所述的空间生长过程，统计接触团簇与接触环的数目随接触力阈值减小的变化情况，绘制以接触力临界值为x轴、接触团簇和接触环数目为y轴的演化曲线。
28、一些实施例中，所述构建单元，还用于：
29、采用深度优先搜索算法与广度优先搜索算法对所述接触子网络中的所有节点进行遍历，提取所有接触团簇与接触环结构。
30、第三方面，提供一种计算机设备包括：处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现第一方面任意一项所述的方法。
31、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面任意一项所述的方法。
32、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
33、通过获取颗粒材料剪切过程中每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力信息；根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力信息构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络；改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，其中所述接触团簇为局部节点通过连边形成的最大连通集合，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力量级信息构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络，包括：
3.如权利要求2所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，包括：
4.如权利要求3所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述提取接触团簇与接触环结构，包括：
5.一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分装置，其特征在于，所述装置包括：
6.如权利要求5所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分装置，其特征在于，所述根据所述构建单元，用于：
7.如权利要求6所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分装置，其特征在于，所述构建单元，还用于：
8.如权利要求7所述的一种颗粒材料强弱接触体系的
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至4中任一项所述的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述根据所述每个剪切步颗粒材料的颗粒位置、颗粒间接触关系、接触力量级信息构建对应的每个剪切步的颗粒接触网络，包括：
3.如权利要求2所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述改变接触力临界值，识别所述颗粒接触网络中不同接触力临界值下接触团簇与接触环的数目，根据所述接触团簇与接触环的数目，构建演化曲线，包括：
4.如权利要求3所述的一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分方法，其特征在于，所述提取接触团簇与接触环结构，包括：
5.一种颗粒材料强弱接触体系的动态划分装置，其特征在于，所述装置包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：梅江洲，马刚，曹万达，周伟，常晓林，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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